Einsatz von GNSS in der Wasser - GI Geoinformatik GmbH
Einsatz von GNSS in der Wasser - GI Geoinformatik GmbH
Einsatz von GNSS in der Wasser - GI Geoinformatik GmbH
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
<strong>E<strong>in</strong>satz</strong> <strong>von</strong> <strong>GNSS</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> WSV und<br />
Neuerungen im Beacon-Korrekturdatendienst<br />
8. Anwen<strong>der</strong>treffen Mobiles <strong>GI</strong>S& <strong>GNSS</strong>, Augsburg 23.04.2013<br />
Fachstelle <strong>der</strong> WSV für Verkehrstechniken
Überblick<br />
• Merkmale des IALA DGPS Beacon System<br />
• Hauptanwendungen (Maritim/B<strong>in</strong>nen)<br />
• Motivation für die Mo<strong>der</strong>nisierung<br />
• VRS-Konzept<br />
• VRS-Realisierung
Merkmale des IALA DGPS Beacon Systems<br />
Das IALA D<strong>GNSS</strong> Beacon System..<br />
o ist <strong>der</strong> <strong>in</strong>ternationale maritime Standard zur Übertragung <strong>von</strong><br />
<strong>GNSS</strong>-Korrekturen zur Erfüllung <strong>der</strong> IMO-Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
o<br />
besitzt e<strong>in</strong>e weltweite Verfügbarkeit entlang <strong>der</strong><br />
Hauptschifffahrtswege<br />
o<br />
ermöglicht die D<strong>GNSS</strong>-Versorgung mit hoher Verfügbarkeit über<br />
große Distanzen<br />
o<br />
liefert DGPS-Korrekturen zusammen mit <strong>der</strong><br />
Integritäts<strong>in</strong>formation<br />
o<br />
ist standardisiert durch ITU, IMO, IEC und IALA
IALA Radiobeacon D<strong>GNSS</strong><br />
- Maritime Abdeckung: Weltweit
IALA Radiobeacon D<strong>GNSS</strong><br />
- Maritime Abdeckung: Europa
DGPS-Netzwerk <strong>der</strong> WSV<br />
(Maritim und B<strong>in</strong>nenbereich<br />
Helgoland<br />
Groß Mohrdorf<br />
Zeven<br />
Mauken<br />
Koblenz<br />
Iffezheim<br />
Bad Abbach
IALA Radiobeacon D<strong>GNSS</strong><br />
- Erweiterte Abdeckung: Europa B<strong>in</strong>nenbereich
Hauptanwendungen<br />
(Maritim/B<strong>in</strong>nen)<br />
S8
Sicherheitsrelevante Anwendungen<br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Seeschifffahrt<br />
Verwendung <strong>der</strong> Position für<br />
die Navigation<br />
(Küstennah, Hafenzufahrten<br />
und e<strong>in</strong>geschränkte<br />
Gewässer)<br />
AIS-Aussendungen<br />
(“position report”)<br />
• Kollisionsverhütung<br />
• Verkehrslage
Sicherheitsrelevante Anwendungen<br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> B<strong>in</strong>nenschifffahrt<br />
Verwendung <strong>der</strong> Position für<br />
‣ Inland ECDIS<br />
o im Navigationsmodus<br />
o im Informationsmodus<br />
‣ Inland-AIS<br />
o Schiff-Schiff<br />
o Schiff-Land<br />
AIS<br />
DGPS<br />
Radar
Anfor<strong>der</strong>ungen im B<strong>in</strong>nenbereich<br />
Anwendung<br />
Inland ECDIS<br />
Navigation<br />
Inland AIS<br />
- Medium-term ahead<br />
- Short-term ahead<br />
- Lock/Bridge operation<br />
Zukünftige Anwendungen<br />
(IRIS-EU-II SuAc 2.2)<br />
- Fahrerassistenzsysteme<br />
- Kollisionsverhütung<br />
- Autopilot<br />
Positionsgenauigkeit<br />
[m]<br />
< 5 (Absolut)<br />
< 5 (1 Sigma Streuung)<br />
15-100<br />
10<br />
1<br />
0,1<br />
1<br />
0,5<br />
Integrität<br />
Erkennung <strong>von</strong> Abweichungen<br />
> 3 σ <strong>in</strong>nerhalb <strong>von</strong> 30<br />
Sekunden<br />
-<br />
-<br />
-<br />
IMO A.915(22)<br />
IMO A.915(22)<br />
IMO A.915(22)
Abgrenzung zwischen Navigation und<br />
Vermessung<br />
Anfor<strong>der</strong>ung Navigation Vermessung<br />
Positionsgenauigkeit<br />
D<strong>GNSS</strong>-Verfahren<br />
Integrität<br />
Standards<br />
1-3 m (Inland ECDIS)<br />
1-2 dm (Fahrerassistenz,<br />
Brückenanfahrwarnung)<br />
Code basierte <strong>GNSS</strong>-<br />
Korrekturdaten<br />
Wichtig (TTA < 10 sec,<br />
Risiko 10 -5)<br />
International<br />
- Maritim: weltweit<br />
- B<strong>in</strong>nenschifffahrt: EU<br />
< 1 dm<br />
Phasenbasierte <strong>GNSS</strong>-<br />
Korrekturdaten (RTK)<br />
Nicht relevant<br />
National<br />
(Län<strong>der</strong>e<strong>in</strong>heitlich)<br />
Zulassung Bordgeräte Erfor<strong>der</strong>lich Nicht erfor<strong>der</strong>lich
Motivation für die<br />
Erneuerung <strong>der</strong><br />
Stationen<br />
S13
WSV DGPS-Netzwerk<br />
Derzeitige Systemkomponenten<br />
Far-field Monitor (AM1) Far-field Monitor (AM 2)<br />
DGPS Reference Station<br />
Trimble BCS<br />
IM<br />
RS<br />
TX1<br />
LAN<br />
RS<br />
TX2<br />
Local Controlstation (LCS)<br />
Local Analyzer<br />
MF-Transmitter and<br />
MF-Transmitt<strong>in</strong>g Antenna<br />
MIS<br />
Service<br />
S14
Hauptgründe für e<strong>in</strong>e Erneuerung<br />
des DGPS-Systems<br />
• Das DGS-Netzwerk an <strong>der</strong><br />
deutschen Küste wurde <strong>in</strong> den<br />
Jahren 1994 bis 1995 errichtet<br />
und ist seit 1996 im Wirkbetrieb<br />
• Das B<strong>in</strong>nen DGPS-Netzwerk<br />
wurde 2003 errichtet und bef<strong>in</strong>det<br />
sich seit 2006 im Wirkbetrieb.<br />
• Die Hard- und Software basiert<br />
auf Technologie aus den 1990er<br />
Jahren.<br />
• Betrieb und Unterhaltung des<br />
Systems wird zunehmend<br />
schwieriger
Hauptgründe für e<strong>in</strong>e Erneuerung des<br />
DGPS-Systems<br />
• Stationssoftware basiert noch<br />
auf W<strong>in</strong>dows NT.<br />
• Es s<strong>in</strong>d nur noch sehr wenige<br />
Ersatzteilkomponenten an den<br />
Referenz-und Monitorstationen<br />
vorhanden.<br />
• Das <strong>der</strong>zeitige Systemkonzept<br />
entspricht nicht den Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
des SMV und BVS.<br />
• Derzeit ke<strong>in</strong>e Möglichkeit <strong>der</strong><br />
Aussendung <strong>von</strong> AIS message #17<br />
S16
S17<br />
VRS-Konzept
VRS<br />
Generelle Merkmale<br />
<strong>GNSS</strong> Korrekturen werden auf e<strong>in</strong>em zentralen VRS-Server berechnet.<br />
Die Aussendung erfolgt über:<br />
• MW (IALA Radio-Beacon),<br />
• AIS-Dienst (Message #17) o<strong>der</strong><br />
• RTK-Hotspots für Spezialanwendungen mit hoher Positionsgenauigkeit<br />
Vorteile:<br />
• Nutzung <strong>von</strong> Standard-<strong>GNSS</strong>-Empfängerkomponenten<br />
• Integration zukünftiger <strong>GNSS</strong>-Signale (z.B. GPS und GLONASS)<br />
• Verwendung erprobter Algorithmen<br />
• Verbesserung <strong>der</strong> Genauigkeiten<br />
Nachteile:<br />
• Verfügbarkeit hängt <strong>von</strong> <strong>der</strong> Qualität <strong>der</strong> Netzwerkverb<strong>in</strong>dungen ab
Details zur zukünftigen D<strong>GNSS</strong>-Lösung<br />
basierend auf dem VRS-Konzept<br />
Ntrip: Network Transport of RTCM via IP<br />
<strong>GNSS</strong>-<br />
Sensorstationen<br />
(z.B. BX960)<br />
Ntrip (RTCM 3.0)<br />
TCP/IP<br />
Ntrip (RTCM 2.3)<br />
TCP/IP<br />
MWD<br />
Aussendung<br />
auf MW<br />
WSV Netz im<br />
B<strong>in</strong>nenbereich<br />
(4000MSK)<br />
Ntrip (rt17)<br />
TCP/IP<br />
VRS-Server<br />
Hardware<br />
Client/Server<br />
(AIVDM)<br />
TCP/IP<br />
AIS-Dienst<br />
Aussendung<br />
mit AIS #17<br />
Ntrip-Caster<br />
Vermessungsverwaltungen<br />
Ntrip (RTCM 3.0)<br />
TCP/IP<br />
Ntrip (RTCM 3.0)<br />
TCP/IP<br />
lokale<br />
Hot Spots für<br />
RTK-<br />
Aussendungen<br />
S19
VRS Server Funktionalität<br />
VRS-Server<br />
Datenabruf<br />
und<br />
Plausibilitätspr.<br />
Netzlösung und<br />
Korrekturdatengenerierung<br />
Pre-Broadcast<br />
Monitor<strong>in</strong>g<br />
Datenformattierung<br />
und Verteilung<br />
Datenspeicherung<br />
<strong>GNSS</strong><br />
Status<br />
Konfiguration<br />
Funktionalität<br />
S20
VRS Server Funktionalität<br />
n <strong>GNSS</strong><br />
Rohdaten-<br />
Quellen<br />
(RS)<br />
Plausibilitätsprüfung<br />
Generierung <strong>der</strong><br />
<strong>GNSS</strong>-Korrekturen<br />
für n VRS<br />
Konfiguration <strong>der</strong><br />
Aussen<strong>der</strong>eihenfolge<br />
und <strong>der</strong><br />
MT # 16 and #27<br />
PRCn,RRCn<br />
RTCM<br />
Message<br />
m <strong>GNSS</strong><br />
Rohdaten-<br />
Quellen<br />
(MS)<br />
Plausibilitätsprüfung<br />
Pre-Broadcast-Monitor<strong>in</strong>g<br />
Generator<br />
# 1 or 9-3 (#6)<br />
# 3<br />
# 16<br />
# 27<br />
S21
PRm, RRm<br />
Pre-Broadcast-Monitor<strong>in</strong>g (PBM)<br />
n <strong>GNSS</strong><br />
Rohdaten<br />
Quellen<br />
(RS)<br />
Korrekturen für n virtuelle Referenzstationen PRCn RRCn<br />
Monitor<strong>in</strong>g im Positionsraum<br />
(Schwellwertprüfung)<br />
Monitor<strong>in</strong>g im Korr.-Datenraum<br />
SV health status, PRC, RRC)<br />
Konfiguration des<br />
RTCM-Datenstroms<br />
m <strong>GNSS</strong><br />
Rohdaten<br />
Quellen<br />
(MS)<br />
∆Posn = ok<br />
PRCn, RRCn<br />
Analyse <strong>der</strong> Position<br />
für VRSn an MSm<br />
∆Posn > Posth<br />
No monitor<br />
SV = ok<br />
PRCn > PRC th<br />
or<br />
RRCn > RRC th<br />
SV =<br />
unhealthy<br />
RTCM<br />
Message<br />
Generator<br />
Mark<br />
„ok “<br />
Mark<br />
„unhealthy“<br />
Mark<br />
„unmonitored“<br />
Mark<br />
„do not use“<br />
Send no<br />
corrections<br />
for SV<br />
Generate msg:<br />
# 3<br />
# 16<br />
RTCM-Hea<strong>der</strong><br />
“Station Health”<br />
RTCM-Words<br />
msg #1 or 9-3<br />
# 27<br />
RTCM V 2.3<br />
S22
VRS-Realisierung<br />
und aktueller Sachstand<br />
S23
Installation e<strong>in</strong>es VRS<br />
Testpiloten<br />
AIS<br />
Küste<br />
Rohdaten <strong>von</strong> IALA-<br />
Referenzstationen<br />
Rohdaten <strong>von</strong><br />
Monitorstationen u.<br />
ext. Netzwerken<br />
(Ntrip-Caster)<br />
AIS<br />
Rhe<strong>in</strong><br />
Zentraler<br />
VRS Server<br />
Ntrip BKG<br />
Aussendung <strong>von</strong><br />
VRS-Korrekturen via<br />
MW (IALA-<br />
Referenzstationen)<br />
GREF<br />
Aussendung <strong>von</strong><br />
VRS-Korrekturen via<br />
AIS (Message #17)<br />
AIS<br />
Donau<br />
Aussendung <strong>von</strong><br />
VRS-Korrekturen via<br />
Hotspots (PD<strong>GNSS</strong>)
VRS Netzwerk auf Beacon.Net<br />
<strong>GNSS</strong> Sensor<br />
(VRS,PBM)<br />
GPS<br />
VRS-Centerpo<strong>in</strong>t<br />
GLONASS<br />
D<strong>GNSS</strong>-Sendestation<br />
(Bad Abbach)
VRS-Modifikationen an <strong>der</strong><br />
Referenzstation (Test-Pilot)<br />
Remote control<br />
of<br />
IM1<br />
RS 1<br />
RS 2<br />
IM<br />
Tx1<br />
Tx2<br />
(Trimble BCS)<br />
RS1<br />
RS2<br />
RTCM<br />
RTCM<br />
Will be modified<br />
rema<strong>in</strong>s unmodified
VRS-Modifikationen an <strong>der</strong><br />
Referenzstation (Test-Pilot)<br />
Remote control<br />
of<br />
RS 1<br />
IM<br />
Tx1<br />
Tx2<br />
IM1<br />
RS1<br />
RS2<br />
RTCM<br />
RTCM<br />
rema<strong>in</strong>s unmodified
VRS-Modifikationen an <strong>der</strong><br />
Referenzstation (Test-Pilot)<br />
Remote control<br />
IM1<br />
of<br />
RS 1<br />
IM<br />
RS1<br />
RTCM<br />
Tx1<br />
Tx2<br />
rt17 raw data<br />
MSK-Modulator<br />
VRS-RTCM<br />
PC<br />
rema<strong>in</strong>s unmodified<br />
Raw data <strong>in</strong>put<br />
to VRS server<br />
Correction data<br />
from VRS server
VRS-Modifikationen an <strong>der</strong> Referenzstation<br />
(Test-Pilot mit lokalem Backup)<br />
Remote control<br />
-TX<br />
<strong>GNSS</strong>/EGNOS<br />
- Receiver<br />
- RTCA/RTCM<br />
RTCM 3.0<br />
raw data<br />
RTCM<br />
VRS-RTCM<br />
MSK-Modulator<br />
PC<br />
rema<strong>in</strong>s unmodified<br />
Raw data <strong>in</strong>put<br />
to VRS server<br />
Correction data<br />
from VRS server
VRS Hard- und Software an<br />
<strong>der</strong> Referenzstation<br />
• For use as GPS sensor station:<br />
Connection to Trimble 4000 MSK<br />
Raw data request from Trimble, type rt17<br />
Data convert to RTCM 3<br />
Data upload to VRS Ntrip Caster<br />
• Transmission of VRS corrections via MF radio beacon:<br />
Download of VRS corrections from the VRS Server<br />
Connection config and control of the MSK modulator<br />
MSK-Modulator<br />
Dell Power Edge R210
Nutzer<strong>in</strong>formation<br />
- Web<strong>in</strong>terface „WSV Beacon“<br />
Dell Power Edge R210<br />
S31
Nutzer<strong>in</strong>formation<br />
- Web<strong>in</strong>terface „WSV Beacon“<br />
Dell Power Edge R210<br />
S32
Nutzer<strong>in</strong>formation<br />
- Web<strong>in</strong>terface „WSV Beacon“<br />
Detail<strong>in</strong>formation <strong>der</strong> permanenten Monitorstationen<br />
Dell Power Edge R210
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit<br />
Michael Hoppe<br />
Fachstelle <strong>der</strong> WSV für Verkehrstechniken<br />
(FVT)<br />
We<strong>in</strong>bergstraße 11-13<br />
56070 Koblenz<br />
Michael.Hoppe@wsv.bund.de<br />
http://www.wsv.de/fvt<br />
Michael Hoppe
Change language